10G光网络信号抖动测量鉴定分析

　　由于不断追求更高性能，有效数据窗的单位间隔（UI）继续缩短。速率为1Gbps时，UI为1000 ps；5Gbps缩短为200ps；10Gbps则为100ps。对于100ps的有效数据窗，在系统没有连贯而可靠地发送和接收数据之前，只能容忍很小的Tj （总抖动）。以上述速度传输时，Tj结果需远小于100ps，而Rj （随机抖动）更是以飞秒（fs）为单位。有什么技术和工具能用来检定这些飞秒系统呢？

　　基本上，随着速度的提升，高速I/O设计遭遇到较以往更大的挑战。很多最新标准要求物理层的比特误码率为10–12。然而，随着UI逐渐缩小，要想保持这个数量级的误码率也越来越难。最终，这就意味着设备级抖动要继续缩短。例如，5Gbps的SuperSpeed USB 3.0规定Rj为2.42ps RMS；10Gbps的SFP规定Tj为28ps，Rj为1ps左右。

　　定时分析

　　所有采用电压变换来体现定时情况的电气系统，都伴有讨厌的定时抖动。当信号速率不断提高、电压摆动缩小以降低功耗时，系统的抖动在信号发送间隔占到相当大的比重。这种情况下，抖动成为基本的性能限制。是否具有抖动检定能力，对成功运用符合性能要求的高速第三代（Gen 3）系统至关重要。如图1所示，每个时钟的数据级、上升沿和下降沿都在D处表示出来。数据锁存是数据通信的关键环节，无论在何种工具（示波器或软件仿真系统）上，都以眼图形式显示。在每个时钟上，边沿的定时位置（如果有的话）有助于时钟/数据延时统计分布。这种位移即抖动或时间间隔误差（TIE）。

　　TIE抖动是相对已知或已恢复时钟测量出的信号定时误差。在串行数据的应用中，TIE通常被称为抖动。TIE很重要，因为其甚至能显示一段时间内少量抖动的累积效应。以图2为例，每毫微秒时钟边沿的TIE标准偏差是9.6ps。

　　图1： 串行数据中的抖动，每个时钟的数据级、上升沿和下降沿都在D处表示出来。数据锁存是数据通信的关键环节，在示波器上以眼图形式显示。

　　图2： TIE抖动测量有其他方法测量单波形抖动，包括周期性抖动和cycle-to-cycle抖动。

　　然而，测量信号波形上抖动的方法还包括测量周期抖动（period jitter）和相邻周期间抖动（cycle-to-cycle jitter）。周期抖动是对信号的测量，通常针对从一个沿到另一相似沿的重复信号。常见的周期测量工具，会测量某一信号的上升沿到下一上升沿之间的数值。采用数据传输方式（如DDR内存），同时利用上升沿和下降沿来记时数据比特，这时测量周期仅为半个周期。在采集周期测量值的有效样值后，可分辨标准偏差和峰值。该统计数据即信号中的周期性抖动。